Структурно-функціональна організація клітини. Размноження на клітинному рівні.

Інструктивна карта №1

Тема: «Структурно-функціональна огранізація клітини. Розмноження на клітинному рівні»

Студент повинен знати:

• рівні організації живого

• загальний план будови клітини

• будову світлового мікроскопа

• правила роботи з світловим мікроскопом

• основні положення клітинної теорії

• будову прокаріотичної та еукаріотичної клітини (рослинної, тваринної, грибної)

• ультраструктурну організацію клітини і функціональне значення її органел

• морфологічні особливості хромосом

• механізми поділу клітин

• характеристику періодів клітинного циклу та фаз мітозу

• біологічне значення мітозу

• характеристику та біологічне значення мейозу

Студент повинен вміти:

• користуватися мікроскопом при вивченні мікропрепаратів

• виготовляти тимчасові мікропрепарати

• аналізувати основні положення сучасної клітинної теорії, розкривати їхню суть

• давати порівняльну характеристику клітин прокаріотів та еукаріотів

• розрізняти під час мікроскопічного дослідження рослинні і тваринні клітини

• розрізняти основні структурні компоненти клітини, що виявляються методами світлової та електронної мікроскопії

• розрізняти хромосоми за розмірами та розміщенням центромери

• розрізняти на мікропрепаратах клітини, що перебувають в інтерфазі та мітозі

• визначити в клітинах, що діляться, фази мітозу

• давати порівняльну характеристику мітозу і мейозу

Барціховський В.В., Шерстюк П.Я. «Медична біологія»-К.: ВСВ «Медицина», 2018., стор.3-24

Практичне заняття №1 Тема: «Структурно-функціональна організація клітини. Розмноження на клітинному рівні».

1. Окуляр

2. Насадка

3. Штатив

4. Основа

5. Револьверна головка

6. Об'єктиви

7. Координатний столик

8. Предметний столик

9. Конденсор з ірисовою діафрагмою

10. Освітлювач

11. Перемикач (вкл./вимк.)

12. Гвинт макрометричного (грубого) фокусування

13. Гвинт мікрометричниго (точного) фокусування

Оптична система мікроскопа

Оптична система мікроскопа складається з об'єктивів, розташованих на револьверній голівці, окулярів, а також може включати в себе призмовий блок. За допомогою оптичної системи власне і відбувається побудова зображення зразка дослідження на сітківці ока. Тому важливо звертати увагу на якість оптики, що використовується в оптичній конструкції мікроскопа. Зауважимо, що зображення, отримане за допомогою біологічного мікроскопа, - перевернуте.

Збільшення мікроскопа можна розрахувати за формулою:

ЗБІЛЬШЕННЯ = ЗБІЛЬШЕННЯ ОБ'ЄКТИВА Х ЗБІЛЬШЕННЯ ОКУЛЯРА.

.

Механічна система мікроскопа

Механічна система складається з тубуса, штатива, предметного столика, механізмів фокусування, револьверної головки.

Механізми фокусування використовують для фокусування зображення. Гвинт грубого (макрометричного) фокусування використовують під час роботи з малими збільшеннями, а гвинт точного (мікрометричного) фокусування – під час роботи з великими збільшеннями. Дитячі і шкільні мікроскопи, зазвичай, мають тільки грубе фокусування. Однак, якщо Ви обираєте біологічний мікроскоп для лабораторних досліджень, наявність тонкого фокусування є обов'язковою. Зверніть увагу, на малюнку наведено приклад біологічного мікроскопа з роздільними точним і грубим фокусуванням, при цьому в залежності від конструктивних особливостей багато мікроскопів можуть мати коаксіальні гвинти макро - і мікрометричного регулювання фокуса. Зазначимо, що стереомікроскопи мають тільки грубе фокусування.

В залежності від конструктивних особливостей мікроскопа фокусування може здійснюватися переміщенням предметного столика у вертикальній площині (вгору/вниз) або тубуса мікроскопа з його оптичним блоком також у вертикальній площині.

На предметному столику розміщується досліджуваний об'єкт. Існує кілька видів предметних столиків: нерухомий (стаціонарний), рухливий, координатний та інші. Найбільш комфортним для роботи є саме координатний столик, за допомогою якого Ви можете переміщати досліджуваний зразок в горизонтальній площині по осях Х і У.

На револьверній голівці розташовані об'єктиви. Повертаючи її, Ви можете вибирати той чи інший об'єктив, і таким чином змінювати збільшення. Недорогі дитячі мікроскопи можуть бути оснащені незмінними об'єктивами, у той час як у професійних біологічних мікроскопах використовуються змінні об'єктиви, що вкручуються в револьверну голівку за стандартною різьбою.

В тубус мікроскопа вставляється окуляр. У випадку бінокулярної або тринокулярної насадки є можливість регулювання міжзіничної відстані та корекції діоптрій для адаптації під індивідуальні анатомічні особливості спостерігача. У випадку дитячих мікроскопів в тубус спочатку може бути встановлена "шкідниця" лінза Барлоу, а вже в неї - окуляр.

Освітлювальна система мікроскопа

Освітлювальна система складається з джерела світла, конденсора та діафрагми.

Джерело світла може бути вбудоване або зовнішнє. Біологічні мікроскопи мають нижнє підсвічування. Стереоскопічні мікроскопи можуть бути оснащені нижнім, верхнім і бічним підсвічуванням для різних типів освітлення препаратів. Дитячі біологічні мікроскопи можуть мати додаткове верхнє (бічне) підсвічування, практичне застосування якої, насправді, як правило, є безглуздим.

За допомогою конденсора та діафрагми можна регулювати освітлення препарату. Конденсори бувають однолінзові, дволінзові, трьохлінзові. Піднімаючи або опускаючи конденсор, Ви відповідно конденсуєте або розсіюєте світло, що потрапляє на зразок. Діафрагма може бути ірисовою з плавною зміною діаметра отвору або ступінчастою з декількома отворами різних діаметрів. Так зменшуючи або збільшуючи діаметр отвору, Ви відповідно обмежуєте або збільшуєте потік світла, що падає на досліджуваний об'єкт. Також відзначимо, що конденсор може бути оснащений фільтротримачем для установки різних світлофільтрів.

ПРАВИЛА РОБОТИ З МІКРОСКОПОМ

Правила роботи з мікроскопом

1. Встановити мікроскоп в робочому положенні, тобто так, щоб колонка була повернута в сторону дослідника, а дзеркало – по направленню витоку світла.

2. Сконцентруйте мікроскоп, для цього, повертайте револьвер до тих пір, поки об’єктив малого збільшення не буде в центрі предметного столика (до легкого відчуття поштовху).

3. Освітіть поле зору, для цього, дивлячись в окуляр лівим оком, не закриваючи правого, повертайте дзеркало до витоку світла, поки поле зору не буде яскраво рівномірно освічене.

4. Покладіть препарат на предметний столик так, щоб об’єкт, який розглядається став над отвором столика.

5. Дивлячись збоку, поворотом кремальєра опустіть тубус, недоторкаючи об’єкта з перапаратом. Забороняється опускати тубус, дивлячись в окуляр так як це може привести до псування препарата і об’єктива.

1. Дивлячись в окуляр, поверненням кремальєра в протилежну сторону (на себе) повільно піднімайте тубус, поки в полі зору не появиться чітке зображення об’єктива. Відстань від об’єктива до об’єкта при малім збільшенні має бути 1 см.

2. Під час роботи ліву руку тримайте на мікроскопічному гвинті і злегка повертайте його, небільше ніж на півоберта. Цим досягається можливість роздивлятись поверхові і більш глибокі місця об’єкта. Правою рукою роблять замальовку.

3. Переходячи з малого збільшення на велике, попередньо, що і при малому збільшенні, поставте в центр поля зору ту частину об’єкта, яку вам треба вивчити.

4. Поворот револьвера поставте над препаратом об’єктив сильного зображення. Дивлячись збоку повільно і обережно, опускайте тубус майже до препарата, але недоторкаючись з ним. Після цього дивлячись в окуляр, повільно піднімайте тубус, щоб не пропустити появу обрисів предмета. Відстань від об’єктива до об’єкта при великому збільшенні, приблизно до 1мм.

5. Користуючись мікроскопічним гвинтом добийтесь чіткої видимості і розгляньте об’єкт.

6. Якщо ви не бачите об’єкта дослідження під великим збільшенням, значить препарат був не точно поставлений в центр при малому збільшенні. В цьому випадку перейдіть знову до малого збільшення і зробіть всю роботу спочатку.

Можливі помилки при роботі з мікроскопом

1. Забруднена оптика. Дослідник бачить на об’єктиві плями (окремі утворення) або скупечння, або зовсім не може (при сильному забрудненні) відрізнити предмет.

2. Об’єктив підведений під тубус не до кінця. Поле зору виявляється з краю забрудненим, ніяка зміна положення дзеркала не допомагає.

3. Препарат покладений покривним склом вниз. При малому збільшенні об’єкт видний, але на великому збільшенні не наставляється. Товщина предметного скла, під яким при такому положенні препарата знаходиться об’єктив не доволяє опустити тубус до необхідної фокусної відстані.

4. Об’єкт (або його участок) поставлений не в центрі поля зору. Виникає непорозуміння з великим збільшенням, при малому збільшенні об’єкт видний, після переведення на велике – об’єкт зникає. Причина – поле зору зменшилось і об’єкт опинився за його межами.

Різноманітність існуючих форм життя

Віруси– (неклітинні форми життя) внутрішньоклітинні паразити, комплекси білка і нуклеїнові кислоти. Вони були відкриті російським фізіологом рослин і мікробіологом Д.І.Івановським у 1892 р.

Прокаріоти – доядерні організми, які не мають типового ядра, оточеного ядерною оболонкою. Генетичний матеріал представлений нуклеоїдом – ниткою ДНК, яка утворює кільце. Ця нитка не набула ще складної будови, що характерно для хромосом, у ній немає білків-гістонів. Поділ клітини простий, але йому передує процес реплікації. У клітині прокаріотів відсутні мітохондрії, центріолі, пластиди, розвинена система мембран. Представниками прокаріот є бактерії і синьо-зелені водорості (ціанобактерії)

Еукаріоти – ядерні організми, які мають ядро, оточене ядерною мембраною. Генетичний матеріал зосереджений переважно у хромосомах, які складаються з ниток ДНК та білкових молекул. Діляться ці клітини мітотично. Мають всі органели, що необхідні клітині.

Складові частини (органели) еукаріотичної клітини

Ядро (від. лат. nucleus) - важливий і обов'язковий компонент всіх еукаріот. Вперше воно було описано в 1831 році Робертом Брауном.

Клітинні ядра - прозорі тільця невеликих розмірів (10-30 мкм), займають близько 1/5 об'єму клітини, їх розміри залежать від розміру клітин.

Ядро складається з: ядерної оболонки, ядерного соку, ядерець, хроматину.

Ядерна оболонка. Ядро відокремлене від цитоплазми тоненькою ядерною мембраною, в якій є отвори - пори. Через них ядро і цитоплазма обмінюються певними хімічними сполуками. Ядерна оболонка складається з двох мембран трьохшарової будови - двох шарів ліпідів і одного білкового шару між ними, які за будовою нагадують плазматичну мембрану.

Ядерний сік. Всередині ядра розташована каріоплазма (або ядерний сік). Це безструктурна маса, яка містить багато гранул білків, амінокислоти, різні РНК і ферменти, вільні нуклеотиди, проміжні продукти обміну речовин. Гранули ядерного соку можна розглядати як субодиниці рибосом..

Ядерце. У кожному ядрі знаходяться округлі тільця (одно або декілька) - це ядерця. В ядерці утворюються субодиниці рибосом. Ядерце виявляється тільки в клітинах, які не зазнали поділу. Під час поділу ядерця зникають. Основний вміст ядерця - рибонуклеїнова кислота і білки. Доведено, що ядерце є активним центром синтезу РНК і білків і бере участь у формуванні рибосом.

Хроматин – деспірілізовані нитки ДНК (розгорнута спіраль). В інтерфазній клітині хроматин має вигляд дрібнозернистих ниткоподібних структур, які складаються з молекул ДНК та білка. Хроматин є двох видів : а) зони повної деконденсації хромосом – еухроматин, б) зони неповної деконденсації хромосом – гетерохроматин.. В еухроматині знаходяться активні унікальні гени, які контролюють розвиток ознак організму. Гетерохроматинові ділянки функціонально менш активні, ніж еухроматинові. На гетерохроматинових ділянках не виявлено генів, причетних до розвитку видимих ознак організму, вони містять велику кількість ДНК, яка зазнає значних змін у залежності від певних умов температури, старіння клітин тощо.

Втрати гетерохроматину не призводять до загибелі клітин, тоді як порушення в ділянках еухроматичних зон негативно впливає на функціонування клітин.

Функції ядра:

• Це основний носій спадковості;

• Координує сукупність синтетичних процесів, які відбуваються у цитоплазмі;

• Регулює інтенсивність білкового синтезу;

• Постачає в цитоплазму рибосоми.

Ядро може находитися у двох станах: у фазі поділу і в фазі «спокою». Остання отримала назву інтерфази. В інтерфазному ядрі міститься хроматин. У фазі поділу (мітотичний період) відбуваються істотні морфологічні, фізіологічні і біохімічні зміни інтерфазного ядра, а потім і самої клітини, тобто хроматин починає спіралізуватися, потовщуватися і перетворюється на хромосому. Хромосоми потім з винятковою точністю розподіляються при поділі між дочірніми клітинами.

Хромосоми - один із компонентів клітинного ядра, інтенсивно забарвлені тільця. Вони здатні до подвоєння (реплікації) і передачі генетичної інформації в ряду клітинних поколінь .

Вперше хромосоми, як обов'язковий компонент клітин, описані в 1848р. Термін хромосома в перекладі означає забарвлене тіло (від грецьк. chroma - колір і soma - тіло) і запроваджений німецьким вченим В.Вальдейєром в 1890 p. Як правило, хромосоми стають помітними тільки в період підготовки клітини до поділу, звідси і назва - метафазні хромосоми. Отже, хромосоми в соматичних клітинах вивчають під час мітозу, а в генеративних клітинах - під час мейозу.

Хромосома складається із двох за зовнішнім виглядом однакових взаємно закручених довгастих половинок – хроматид. Хроматиди утворені із нуклеопротеїдних ниток – хромонем, кількість яких в хроматині різна.

Кожному виду рослин і тварин властивий свій постійний, типовий для нього набір хромосом. Сукупність хромосом клітини, яка характеризується їх числом, розмірами і формою, називається каріотипом

Важливим показником каріотипу є число хромосом .

Соматичні клітини містять диплоїдний (подвійний) хромосомний набір. У людини він складає 46 хромосом. У ньому кожна хромосома має собі гомологічну хромосому яка повторює всі розміри і особливості її морфології. Отже, хромосоми із однієї пари називаються гомологічними (від грецьк. homologos - згідний), а хромосоми з різних пар - негомологічними хромосоми.

Статеві клітини (сперматозоїди й яйцеклітина) відрізняються вдвічі меншим числом хромосом - такий набір називається гаплоїдним. Хромосомний набір статевих клітин (гамет) включає по одній хромосомі з кожної гомологічної пари.

Хромосомному набору властиві статеві відмінності. Комплекс хромосом чоловіка і жінки відрізняється за однією парою. Оскільки ця пара хромосом визначає формування статі, вони називаються статевими (гетерохромосомами). Це XX - у жінок і ХУ - у чоловіків . Інші 22 пари називаються автосомами і немають відмінності за структурою в обох статей.

Ідіограма(від грецьк. idios - своєрідний, gramme - запис) - це систематизований каріотип, коли хромосоми розташовуються у порядку зменшення їх довжини.

Для перевірки знань після повторення теоретичного матеріалу пройдіть тест з 20 питань (посилвння на тест дивись у чаті заняття